V roce 1994 měla rozsáhlá studie u 29 133 finských kuřáků ověřit, zda dva antioxidanty, včetně betakarotenu, snižují výskyt rakoviny plic. U těch, kteří užívali betakaroten, ukázala opak: o 18 % více případů rakoviny plic. Tento neúspěch vystihuje paradox oxidačního stresu: skutečného a v biologii zásadního jevu, který ale nelze ovládnout pouhým polykáním antioxidantů. Definice, užitečná úloha volných radikálů, příčiny, obtížné měření, výsledky studií a skutečně povolená zdravotní tvrzení: tady je to podstatné.
To nejdůležitější
- Oxidační stres je nadbytek oxidantů vůči obranným mechanismům, který narušuje buněčnou signalizaci nebo poškozuje lipidy, bílkoviny a DNA.
- V malém množství jsou volné radikály užitečné: fungují jako poslové a spouštějí adaptace, zejména při cvičení.
- V 78 studiích antioxidanty v kapslích nesnížily úmrtnost; betakaroten a vitamin E ji mírně zvýšily.
- Sedm živin, včetně vitaminů C a E, zinku a selenu, může používat tvrzení o přispívání k ochraně buněk před oxidačním stresem.
Co je oxidační stres?
Náš organismus využívá kyslík k tvorbě energie. Přitom neustále vznikají reaktivní formy kyslíku: superoxidový anion, peroxid vodíku nebo hydroxylový radikál. Některé jsou volnými radikály, tedy velmi reaktivními molekulami s nepárovým elektronem.
Pojem oxidačního stresu byl formulován v roce 1985. Označuje nerovnováhu mezi těmito oxidanty a antioxidační obranou ve prospěch oxidantů. Vědci dnes rozlišují dvě situace. Při nízké úrovni jde o „oxidační eustres“: oxidanty slouží jako signály. Při vysoké úrovni o „oxidační distres“: poškozují lipidy, bílkoviny a DNA.
Jsou volné radikály vždy škodlivé?
Ne. Řízeně je vytváří více než 40 enzymů, zejména NADPH oxidázy a mitochondriální dýchací řetězec. Při nepatrných koncentracích v nanomolárním řádu působí peroxid vodíku jako posel. Reguluje metabolismus a pomáhá buňkám přizpůsobit se. Naše bílé krvinky tyto molekuly také využívají k ničení mikrobů.
Názorný příklad nabízí cvičení. Ve studii u 39 mladých mužů čtyři týdny tréninku zlepšily citlivost na inzulin, ovšem pouze bez antioxidantů. Při 1 000mg vitaminu C a 400 IU vitaminu E denně tento přínos mizel, stejně jako aktivace genů antioxidační obrany. Malý přechodný oxidační stres podporuje obranné mechanismy: to je princip hormeze.
Jaké jsou příčiny oxidačního stresu?
Část produkce oxidantů je normální a neustálá. Nerovnováha vzniká při jejím prudkém nárůstu nebo při oslabení obranných mechanismů. Mezi nejčastěji uváděné faktory patří:
- kouření;
- znečištěné ovzduší a nadměrné vystavení UV záření;
- alkohol;
- chronický zánět;
- dlouhodobě zvýšená glykemie;
- intenzivní a nezvyklá fyzická námaha.
Dobře zdokumentovaný příklad poskytuje kouření. U 10 kuřáků byla hladina F2-isoprostanů, produktů oxidace lipidů, v krvi více než dvojnásobná oproti 10 nekuřákům (242 oproti 103 pmol/L). Po dvou týdnech bez kouření výrazně klesla, z 250 na 156 pmol/L.
Oxidační stres: jaké má příznaky?
Žádné specifické příznaky neexistují. Oxidační stres je biochemický stav, nikoli nemoc: sám o sobě se neprojevuje rozpoznatelným příznakem. Provází však řadu nemocí, například aterosklerózu, chronickou obstrukční plicní nemoc nebo Alzheimerovu nemoc, aniž by vždy byl jejich příčinou.
Sám vědec, který tento pojem formuloval, varuje před jeho používáním „bez jasného vztahu k redoxní chemii“. Dávej si pozor na seznamy neurčitých příznaků spojené s testy či produkty „proti volným radikálům“.
Lze si změřit oxidační stres?
Obtížně. Existuje velmi mnoho markerů, ale řada z nich se opírá o málo specifické metody. Spolehlivé metody jsou zase příliš složité pro rutinní použití a žádný marker není validován jako diagnostický nástroj. Ve svých pokynech ke zdravotním tvrzením EFSA zhodnotila hlavní markery:
| Marker | Co odráží | Spolehlivost podle EFSA |
|---|---|---|
| F2-isoprostany v moči (hmotnostní spektrometrie) | Oxidace lipidů | Přijímané přímé měření |
| MDA, TBARS | Oxidace lipidů | Samostatně málo spolehlivé |
| 8-OHdG | Poškození DNA | Náchylný k artefaktům |
| Celková antioxidační kapacita (ORAC, FRAP…) | Antioxidační schopnost plazmy | Přínos neprokázán |
| Poměr redukovaného/oxidovaného glutathionu | Stav obranných mechanismů | Užitečný pouze při prokázané ochraně |
Jinými slovy, vyšetření „oxidačního stresu“ nabízené v laboratoři poskytuje jen dílčí obraz, který se u jednotlivce obtížně interpretuje.
Antioxidanty v kapslích: co ukazují rozsáhlé studie
Výsledky jsou zklamáním a někdy vyvolávají obavy. Přehled Cochrane z roku 2012 zahrnul 78 randomizovaných studií a 296 707 zdravých či nemocných účastníků. Celkově antioxidační doplňky (betakaroten, vitaminy A, C, E, selen) úmrtnost nezměnily. V 56 kvalitnějších studiích ji dokonce mírně zvýšily (+4 %). Toto zvýšení se týkalo betakarotenu (+5 %) a vitaminu E (+3 %); vitamin C a selen neměly významný účinek.
Do povědomí se zapsaly dvě studie. U finských kuřáků 20mg betakarotenu denně zvýšilo výskyt rakoviny plic o 18 % a úmrtnost o 8 %. U 35 533 mužů 400 IU vitaminu E denně zvýšilo riziko rakoviny prostaty o 17 %. V roce 2022 americká skupina odborníků USPSTF doporučila nepoužívat betakaroten ani vitamin E ke snižování rizika kardiovaskulárních onemocnění či rakoviny.
Výjimka: věkem podmíněná makulární degenerace
Jedna oblast je výjimkou. U lidí, kteří již mají věkem podmíněnou makulární degeneraci, přehled Cochrane z roku 2023 (26 studií) dospěl k závěru, že doplňky kombinující více antioxidačních vitaminů pravděpodobně zpomalují přechod do závažné formy (riziko nižší přibližně o čtvrtinu). Tento výsledek vychází především z jedné rozsáhlé americké studie a týká se pacientů sledovaných očním lékařem, nikoli obecné populace.
Proč tyto neúspěchy?
Zaprvé proto, že podle vědce, který tento pojem definoval, hlavní obrana spočívá v antioxidačních enzymech, mnohem více než v malých antioxidačních molekulách, jako jsou vitaminy. Zadruhé proto, že oxidanty také slouží jako signály: jejich nerozlišující neutralizace může blokovat užitečné adaptace. A konečně klinické studie nepotvrdily naděje zrozené v laboratoři. Vědci se nyní zaměřují na cílenější přístupy.
Antioxidanty vytvářené organismem
Naše buňky mají skutečnou obrannou síť. Patří do ní enzymy jako superoxiddismutáza, kataláza a glutathionperoxidázy, které potřebují selen. Patří do ní také molekuly, v první řadě glutathion.
Glutathion je nejhojnější z malých molekul obsahujících síru v našich buňkách. Jeho tvorba závisí především na dostupnosti aminokyseliny cysteinu a na enzymu regulovaném faktorem Nrf2. Proto se N-acetylcystein, který dodává cystein, zkoumá jako prekurzor. Více se dozvíš v našich článcích o glutathionu a o N-acetylcysteinu (NAC). Tyto oxidačně-redukční reakce probíhají v celém metabolismu, jak ukazuje příklad dvojice NAD+ a NADH.
Jaká zdravotní tvrzení jsou povolena?
V Evropské unii může pouze sedm živin používat tvrzení „přispívá k ochraně buněk před oxidativním stresem“, pokud je produkt alespoň jejich významným zdrojem. Přesná znění jsou:
- „Vitamin C přispívá k ochraně buněk před oxidativním stresem“
- „Vitamin E přispívá k ochraně buněk před oxidativním stresem“
- „Riboflavin přispívá k ochraně buněk před oxidativním stresem“ (vitamin B2)
- „Zinek přispívá k ochraně buněk před oxidativním stresem“
- „Selen přispívá k ochraně buněk před oxidativním stresem“
- „Měď přispívá k ochraně buněk před oxidativním stresem“
- „Mangan přispívá k ochraně buněk před oxidativním stresem“
Oxidačního stresu se týká pouze jedno další tvrzení: „Polyfenoly z olivového oleje přispívají k ochraně krevních lipidů před oxidativním stresem“, vyhrazené pro olivový olej obsahující nejméně 5mg hydroxytyrosolu a jeho derivátů na 20g. Glutathion, NAC, resveratrol ani jiné polyfenoly žádné takové tvrzení nemají. Pro EFSA antioxidační schopnost naměřená ve zkumavce nedokazuje žádný přínos v organismu. Vysvětlujeme to také v článku o mýtech a skutečnosti kolem resveratrolu.
Časté otázky
Francouzské výrazy „stress oxydatif“ a „stress oxydant“: jaký je rozdíl?
Žádný: oba francouzské výrazy označují stejný jev. Ve francouzských vědeckých publikacích se často dává přednost výrazu „stress oxydant“, v běžném jazyce výrazu „stress oxydatif“.
Souvisí oxidační stres s psychickým stresem?
Navzdory názvu jsou to dva odlišné pojmy. Oxidační stres je chemická nerovnováha v buňkách, psychický stres reakce organismu na tlak. O něm se dočteš v článku o stresu a látkách zkoumaných v této souvislosti.
Které potraviny dodávají antioxidanty?
Ovoce, zelenina, luštěniny, ořechy, čaj či kakao dodávají vitaminy, karotenoidy a polyfenoly. Jejich „antioxidační schopnost“ naměřená v laboratoři, například indexem ORAC, však neříká, co dělají v organismu. Přínos pestré stravy nelze zredukovat na toto číslo.
Zvyšuje sport oxidační stres?
Přechodně ano, zejména při intenzivní či nezvyklé námaze. Pravidelný trénink ale následně podporuje expresi vlastních antioxidačních obranných mechanismů organismu. Jde o prospěšnou adaptaci, kterou mohou vysoké dávky antioxidačních vitaminů oslabit.
Způsobuje oxidační stres stárnutí?
Oxidační poškození se s věkem skutečně hromadí a myšlenka stárnutí způsobeného volnými radikály je stará. Je však třeba ji chápat s výhradami: oxidanty jsou také užitečnými signály a antioxidační doplňky ve studiích nesnížily úmrtnost.
Oxidační stres a zánět: jak spolu souvisejí?
Vzájemně se udržují. Buňky účastnící se zánětu vytvářejí oxidanty k ničení mikrobů a nadbytek oxidantů zase aktivuje zánětlivé signály. Proto se oba jevy společně objevují u mnoha chronických nemocí.
Závěr
Oxidační stres je podložený, ale často chybně používaný pojem. Volné radikály nejsou jen nepřátelé: v malém množství fungují jako signály a podporují naši vlastní obranu, zejména enzymy a glutathion. Rozsáhlé studie ukazují, že vysoké dávky antioxidantů v kapslích nechrání a někdy mohou škodit. Nejjistější kroky zůstávají jednoduché: nekouřit, pravidelně se hýbat a jíst pestře. U doplňků má povolené tvrzení o oxidačním stresu pouze několik živin.
Zdroje
- Sies H (2015). Oxidative stress: a concept in redox biology and medicine. Redox Biology, 4, 180-183. doi:10.1016/j.redox.2015.01.002
- Sies H, Jones DP (2020). Reactive oxygen species (ROS) as pleiotropic physiological signalling agents. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 21(7), 363-383. doi:10.1038/s41580-020-0230-3
- Forman HJ, Zhang H (2021). Targeting oxidative stress in disease: promise and limitations of antioxidant therapy. Nature Reviews Drug Discovery, 20(9), 689-709. doi:10.1038/s41573-021-00233-1
- Ristow M et al. (2009). Antioxidants prevent health-promoting effects of physical exercise in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(21), 8665-8670. doi:10.1073/pnas.0903485106
- Morrow JD et al. (1995). Increase in circulating products of lipid peroxidation (F2-isoprostanes) in smokers. Smoking as a cause of oxidative damage. New England Journal of Medicine, 332(18), 1198-1203. doi:10.1056/NEJM199505043321804
- Frijhoff J et al. (2015). Clinical relevance of biomarkers of oxidative stress. Antioxidants & Redox Signaling, 23(14), 1144-1170. doi:10.1089/ars.2015.6317
- EFSA NDA Panel (2018). Guidance for the scientific requirements for health claims related to antioxidants, oxidative damage and cardiovascular health (Revision 1). EFSA Journal, 16(1), e05136. doi:10.2903/j.efsa.2018.5136
- Bjelakovic G et al. (2012). Antioxidant supplements for prevention of mortality in healthy participants and patients with various diseases. Cochrane Database of Systematic Reviews, (3), CD007176. doi:10.1002/14651858.CD007176.pub2
- Alpha-Tocopherol, Beta Carotene Cancer Prevention Study Group (1994). The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers. New England Journal of Medicine, 330(15), 1029-1035. doi:10.1056/NEJM199404143301501
- Klein EA et al. (2011). Vitamin E and the risk of prostate cancer: the Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT). JAMA, 306(14), 1549-1556. doi:10.1001/jama.2011.1437
- US Preventive Services Task Force, Mangione CM et al. (2022). Vitamin, mineral, and multivitamin supplementation to prevent cardiovascular disease and cancer: US Preventive Services Task Force recommendation statement. JAMA, 327(23), 2326-2333. doi:10.1001/jama.2022.8970
- Evans JR, Lawrenson JG (2023). Antioxidant vitamin and mineral supplements for slowing the progression of age-related macular degeneration. Cochrane Database of Systematic Reviews, 9, CD000254. doi:10.1002/14651858.CD000254.pub5
- Lu SC (2013). Glutathione synthesis. Biochimica et Biophysica Acta, 1830(5), 3143-3153. doi:10.1016/j.bbagen.2012.09.008
- Règlement (UE) n° 432/2012 de la Commission du 16 mai 2012 établissant une liste des allégations de santé autorisées portant sur les denrées alimentaires. Journal officiel de l'Union européenne, L 136, 1-40. eur-lex.europa.eu
Doplňky stravy nenahrazují pestrou a vyváženou stravu ani zdravý životní styl. Pokud se léčíš, jsi těhotná nebo kojíš, poraď se se zdravotnickým pracovníkem.
